基于CMOS机器视觉的圆筒形零件尺寸检测系统研究

发布时间：2017-05-07 06:12

  本文关键词：基于CMOS机器视觉的圆筒形零件尺寸检测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机器视觉技术以其速度快、信息量大、能实现自动化、功能多等特点被广泛应用于各个领域。视觉检测代替人眼完成生产线上各种产品检测，它可以大幅度地降低检测成本，提高检测速度和效率，是近些年工业检测领域的研究热点。本文依据某项目要求，针对某圆筒形零件的梯形槽槽宽尺寸和微小通孔面积尺寸这两种用常规方法难以精确测量的尺寸，提出利用机器视觉技术来实现零件尺寸的全自动测量检测，本文主要研究了以下内容： 本文依据某项目要求：实现圆筒形零件多个尺寸自动化检测，运用机器视觉技术来实现检测要求。本文首先根据检测内容设计了系统的总体结构，对硬件各个部分进行了选择并完成硬件部分的搭建，硬件部分的选择包括摄像头，光源等的选择，在照明系统设计时通过不同照明方案的对比选择出适合本系统的照明方案；视觉检测系统的软件部分主要是以LabVIEW为开发平台，图像处理是运用IMAQ Vision视觉工具包完成的。针对本文检测内容，研究并分析图像处理的关键技术，通过理论分析与实验验证，得到了适合槽宽与圆孔面积尺寸测量的图像处理过程：采集图像后首先对拍摄到的图像进行滤波处理、单阈值分割、数学形态学操作以及进行边缘检测来获得清晰的图像边缘，最后通过获取图像相应外接矩形来间接测出零件直角梯形槽槽宽的尺寸，通过圆弧拟合操作来实现两小圆孔面积的测量，最终采用模块化设计思路开发出便于人为操作的检测系统界面，并对测量系统的稳定性及测量精度等性能进行了分析验证，完成了系统的标定。 该视觉检测系统用于零件外形尺寸测量的现代自动化测量设备，装置结构简单，成本低，工作效率高，测量精度可以达到5微米，，视觉检测装置可以解决人工检测所造成的检测效率低、精确度不高、无法实时在线测量的缺点，应用前景十分广阔。
【关键词】：机器视觉检测 图像处理 IMAQ Vision 系统性能分析
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP391.41;TH161.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题来源10
• 1.2 机器视觉技术在国内与国外的研究现状10-13
• 1.3 研究目的和意义13-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 2 检测系统的总体结构设计16-29
• 2.1 系统功能及检测指标16-17
• 2.2 拟解决问题的方案17-19
• 2.2.1 直角梯形槽槽宽的检测方法17-19
• 2.2.2 零件两小圆孔的检测方法19
• 2.3 检测系统总体框架19-20
• 2.4 系统硬件部分20-26
• 2.4.1 照明系统21-23
• 2.4.2 CMOS 摄像头23-25
• 2.4.3 计算机选择25
• 2.4.4 视觉系统模型25-26
• 2.5 软件开发平台26-27
• 2.5.1 LabVIEW 介绍26-27
• 2.5.2 视觉工具包27
• 2.6 视觉检测系统关键技术27-28
• 2.6.1 图像采集27
• 2.6.2 图像处理27-28
• 2.6.3 系统标定28
• 2.7 本章小结28-29
• 3 视觉系统图像处理技术29-50
• 3.1 图像预处理29-35
• 3.1.1 均值滤波30-32
• 3.1.2 中值滤波32-34
• 3.1.3 均值与中值滤波比较34-35
• 3.2 图像分割35-38
• 3.2.1 阈值分割的基本原理35-36
• 3.2.2 多阈值分割36-37
• 3.2.3 半阈值分割37
• 3.2.4 单阈值分割37-38
• 3.3 数学形态学处理38-42
• 3.3.1 侵蚀与扩张39-40
• 3.3.2 开运算与闭运算40-42
• 3.4 特征边缘检测42-45
• 3.4.1 边缘轮廓提取42-44
• 3.4.2 边缘特征模型44-45
• 3.5 边缘拟合的方法45-47
• 3.5.1 直线拟合45
• 3.5.2 圆拟合45-47
• 3.6 获取图像相应外接矩形47-49
• 3.7 本章小结49-50
• 4 检测系统软件实现50-59
• 4.1 软件设计方案50-51
• 4.2 系统各功能模块介绍51-57
• 4.2.1 图像采集模块52-53
• 4.2.2 图像处理模块53-55
• 4.2.3 参数检测显示模块55-56
• 4.2.4 数据存储模块56-57
• 4.3 槽宽检测程序57-58
• 4.4 圆孔检测程序58
• 4.5 本章小结58-59
• 5 系统性能分析及标定59-66
• 5.1 系统性能分析59-63
• 5.1.1 重复性精度分析59-60
• 5.1.2 线性度分析60-61
• 5.1.3 稳定性分析61-63
• 5.2 系统标定63-65
• 5.2.1 槽宽尺寸标定64
• 5.2.2 圆孔尺寸标定64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果73-74
• 致谢74

【参考文献】

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